中國古建筑的抗震密碼

張韻子

山西省朔州市應(yīng)縣城西北佛宮寺內(nèi)的應(yīng)縣木塔

自古至今，地震都是破壞性極強的地質(zhì)災(zāi)害。隨著技術(shù)的進步，古人也摸索出了一些抗震的辦法，其中體現(xiàn)在古代建筑上的就是“斗拱”結(jié)構(gòu)。

中國的古建筑通常是用木質(zhì)的柱子支撐屋頂，但“斗拱”結(jié)構(gòu)是在柱子和橫梁的連接處的一種神奇構(gòu)造。一塊像盛米的斗，一塊像挽起的弓，斗上置拱，拱上置斗，斗上又置拱……斗與拱相互交接，巧妙組合，結(jié)構(gòu)雖千篇一律，造型卻千變?nèi)f化。清代《工程做法則例》列舉的斗拱形式就有三十多種。

古時候的斗拱通常起著承托梁架和出挑屋檐的作用。斗和拱的組合可以擴大立柱支撐屋頂?shù)拿娣e，就像用拳頭支一塊木板容易倒，但如果五指張開，就更平穩(wěn)。每個大斗都像是一只小手，穩(wěn)穩(wěn)“抓住”上方構(gòu)件，像積木一樣相互連接、層層疊加，扎實地托住屋頂。作為抗震的重要“戰(zhàn)士”，當(dāng)?shù)卣饋砼R晃動基礎(chǔ)時，柱子的晃動相對較大，斗拱能抵在剛性大屋面和下方晃動的柱子之間形成一個拉扯力量，一些細(xì)小構(gòu)件之間相互擠壓、錯動，可耗散大量地震能量，并能夠延長建筑的晃動周期，產(chǎn)生隔震效果。它相當(dāng)于一個彈性保護層，產(chǎn)生隔震效果，保持房屋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。當(dāng)?shù)卣疬^后，這些細(xì)小的構(gòu)件結(jié)構(gòu)也能夠被復(fù)原。因此，斗拱也被稱為古代的“減震器”。

應(yīng)縣木塔斗拱特寫

飛檐斗拱

歷史上，很多帶斗拱的建筑都能夠抵御強烈地震，山西應(yīng)縣木塔就曾在古建筑抗震史上書寫過濃墨重彩的一筆。位于山西省朔州市應(yīng)縣縣城西北佛宮寺內(nèi)的應(yīng)縣木塔，是佛宮寺釋迦塔的俗稱，該塔建于1056年，處于大同盆地地震帶。據(jù)史書記載，在應(yīng)縣木塔建成200多年之時，當(dāng)?shù)卦l(fā)生過6.5級地震，余震連續(xù)7天，而木塔安然無恙。近1000年過去了，塔身始終巋然不動。仔細(xì)觀察塔體就能發(fā)現(xiàn)，塔中大量使用斗拱結(jié)構(gòu)連接立柱與橫梁，斗拱交錯疊加，形成了“上大下小”的支架，每一層斗拱都可以有效傳遞負(fù)荷。同時斗拱的接合處留有縫隙，遇到強震時縫隙就是預(yù)留的構(gòu)件形變空間。斗拱結(jié)構(gòu)隨著層數(shù)逐漸變得復(fù)雜，傳遞負(fù)荷的能力逐層加強。在地震發(fā)生時的縱波沖擊中，應(yīng)縣木塔能通過“彈跳”的方式有效消除巨大的垂直能量。

除了應(yīng)縣木塔，故宮的太和殿、山西大同的華嚴(yán)寺、薊縣獨樂寺的觀音閣等，歷經(jīng)數(shù)百次地震，在沒有斗拱的低等級附屬建筑被破壞殆盡的情況下，帶斗拱的主要殿堂仍能“幸存”，充分說明了斗拱對抗震的貢獻。

斗拱作為古代建筑構(gòu)件中不可或缺的一部分，尤其在我國古建筑抗震史中具有舉足輕重的地位。梁思成先生曾經(jīng)說過，斗拱在中國建筑上的地位猶柱飾之于希臘羅馬建筑。說斗拱之變化是中國建筑之變化，亦未嘗不可。

如今，斗拱已然成為一種文化符號，代表了中國古典建筑的造型元素，不只是建筑中承載力的配件。如悉尼歌劇院、上海世博會中國國家館、重慶國泰藝術(shù)中心等建筑都體現(xiàn)出斗拱元素與現(xiàn)代建筑的結(jié)合，是一種設(shè)計思路上的創(chuàng)新與延伸，也是人們將古人智慧融入現(xiàn)代生活的體現(xiàn)。